ITTO20070655A1 - Nuovo ceppo di metschnikowia pulcherrima e suoi usi - Google Patents

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ITTO20070655A1
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Maria Lodovica Gullino
Davide Spadaro
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Univ Degli Studi Torino
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Description

Descrizione
"Nuovo ceppo di Metschnikowia pulcherrima e suoi usi"
TESTO DELLA DESCRIZIONE
La presente invenzione riguarda un nuovo ceppo di Metschnikowia pulcherrima ed il suo uso come antagonista nel contenimento biologico di malattie fungine in frutta-raccolta.
Sfondo dell'invenzione
I marciumi post-raccolta su mele, causati da Penicillium expansum (muffa blu), Botrytis cinerea (muffa grigia) ed Aiternaria sp. (marciume da Aiternaria) sono particolarmente gravi anche in aree di produzione dove sono disponibili le tecniche di conservazione più avanzate (Snowdon, 2003). Quando è consentito, i fungicidi sintetici costituiscono i mezzi primari per contenere le malattie post-raccolta (Eckert e Ogawa, 1985). Tuttavia, la crescente preoccupazione pubblica per quanto riguarda i rischi per la salute ed ambientali associati all'uso di agrofarmaci nei frutteti (Wilson e Wisniewski, 1994), lo sviluppo di ceppi resistenti ai fungicidi di patogeni post-raccolta (Spotts e Cervantes, 1986) e la deregistrazione di alcuni dei fungicidi più efficaci (Ragsdale, 2000) hanno generato interesse nello sviluppo di metodi alternativi e non chimici.
La lotta biologica utilizzando antagonisti microbici (Janisiewicz e Korsten, 2002; Spadaro e Gullino, 2004) è emerso come una delle alternative più promettenti, da solo o come parte di una gestione integrata degli infestanti per ridurre l'uso di agrofarmaci .
Durante gli ultimi 30 anni, sono stati utilizzati ed ampiamente indagati diversi agenti di lotta biologica contro patogeni fungini in postraccolta (Spadaro e Gullino, 2004). Tra i differenti agenti di lotta biologica, i lieviti meritano particolare attenzione, poiché la loro attività non dipende generalmente dalla produzione di metaboliti tossici, che potrebbero avere un impatto ambientale o tossicologico negativo.
Recentemente, Metschnikowia pulcherrima è stata riportata come agente di lotta biologica efficace contro marciumi post-raccolta delle mele, dell'uva da tavola, dei pompelmi e dei pomodori (Schena et al., 2000; Janisìewicz et al. 2001; Spadaro et al., 2002) così come contro alcuni patogeni causa di alterazioni su prodotti alimentari (Leverentz et al., 2006).
I ceppi delle specie di lieviti più studiate agiscono generalmente consumando i nutrienti presenti sulle cuticole dei frutti e delle verdure che consentono lo sviluppo dei funghi causanti il marciume (Piano et al., 1997; Janisìewicz et al., 2001) . Una buona comprensione della modalità di azione è essenziale prima di sviluppare formulazioni commerciali e metodi di applicazione appropriati. Diversi possibili meccanismi di lotta bioogica sono stati suggeriti come efficaci contro i marciumi postraccolta sulla frutta, compresa la competizione per i nutrienti e lo spazio, l'antibiosi, il parassitismo o l'interazione diretta coi patogeni e l'induzione della resistenza nei tessuti dell'ospite (Smilanick, 1994).
La competizione per i nutrienti e lo spazio è considerata una modalità di azione primaria contro i patogeni fungini post-raccolta. In particolare, si ritiene che la competizione per il ferro giochi un ruolo significativo nelle interazioni di lotta biologica (Raaska e Mattila-Sandholm, 1995).
Compendio dell'invenzione
Uno scopo della presente invenzione è quello di mettere a punto un nuovo ceppo del lievito Metschnikowia pulcherrima capace di agire come antagonista altamente efficace nel contenimento biologico di funghi patogeni responsabili del marciume della frutta post-raccolta, e che mantengono la loro efficacia in condizioni di bassa temperatura e di un'atmosfera con basso tenore di ossigeno.
Un altro scopo della presente invenzione è l'uso di questo nuovo ceppo di Metschnikowia pulcherrima per impedire il marciume della frutta raccolta, durante la conservazione della frutta.
Un ulteriore scopo dell'invenzione è quello di mettere a punto un metodo per la migliore conservazione della frutta raccolta in varie condizioni di conservazione.
In accordo con l'invenzione, il marciume della frutta causato da almeno un fungo patogeno, specialmente Botrytis cinera, Penicillium expansum od Alternaria sp., prima o dopo la raccolta, è impedito trattando la frutta con una preparazione contenente una coltura del nuovo ceppo di Metschnikowia pulcherrima designato MACH1 e depositato presso l'American Type Culture Collection il 19 Giugno, 2007, con numero di deposito ATCC-PTA-8487.
In una forma di realizzazione preferita, la preparazione è una sospensione acquosa del nuovo ceppo di Metschnikowia pulcherrima ed il trattamento è eseguito mediante spruzzatura della frutta con la sospensione acquosa, bagnatura della frutta con la sospensione acquosa, immersione della frutta nella sospensione acquosa e/o inoculazione della frutta con la sospensione acquosa.
In una forma di realizzazione per la preparazione della sospensione acquosa, il nuovo ceppo può essere coltivato su YPD [10 g 1<_1>estratto di lievito (Merck, Darmstadt, Germania}; 20 g 1<_1>di peptone di caseina (Difco, Detroit, MI, USA); 20 g 1<-1>D{+)-glucosio (Merck)] su un agitatore rotante (100 giri al minuto) a 25 °C per 48 ore.
Sebbene il metodo sia efficace per la frutta conservata in condizioni di temperatura ed ossigeno ambientali, è particolarmente efficace per la frutta conservata a meno di 5 °C.
Il metodo è efficace contro marciumi postraccolta della frutta, ed in particolare di mele, pere, uve, agrumi e kiwi, causati da funghi patogeni.
In una forma di attuazione particolarmente preferita, il marciume della frutta, particolarmente delle mele, causato da Penicillium expansum (muffa blu) , Botrytis cinera (muffa grigia) ed Alternaria sp . (marciume da Alternaria), prima o dopo la raccolta di frutti, può essere impedito trattando la frutta con una sospensione acquosa contenente da circa 10<5>a 10<7>C.F.U./ml del nuovo ceppo di Metschnikowia pulcherrima, designato ATCC-PTA8487.
Breve descrizione dei disegni
- Figura 1. Figura la. Alone colorato prodotto dal ceppo di M. pulcherrima MAC Hi in un mezzo corretto con ferro. H: Zona dell'alone causato dal ceppo MACHl in PDA corretto con 5 μg ml<-1>di FeCl3. Figura 1b. Effetto della correzione con ferro col ceppo MACHl contro la crescita miceliare di B. cinerea . M: M. pulcherrima ceppo MACH1; B: B. cinerea . Figura 1c. Effetto della correzione con ferro col ceppo MACH1 contro la crescita miceliare di A. alternata . M: M. pulcherrima ceppo MACH1; A: A. alternata. Figura 1d. Attività del tropolone contro B. cinerea . ** crescita stimolata di B. cinerea; T: Tropolone; B: B. cinerea; Zona di inibizione 5 mm.
- Figura 2- Figura 2a. Disgregazione miceliare di B. cinerea in corrispondenza della zona di inibizione colorata prodotta dal MACH1 in un mezzo corretto con ferro. CIZ: zona di inibizione colorata; MD: Disgregazione miceliare; BC: B. cinerea . Figura 2b. Disgregazione miceliare di A. alternata in corrispondenza della zona di inibizione colorata prodotta dal MACH1 in un mezzo corretto con ferro. CIZ: zona di inibizione colorata; MD: Disgregazione miceliare; A: A. alternata.
- Figura 3. Efficacia del ceppo di lievito MACH1 corretto con concentrazioni differenti di ferro contro l'infezione dovuta a B. cinerea in mele in vivo.
- Figura 4. Efficacia del ceppo di lievito MACH1 con concentrazioni differenti di ferro in mele contro l'infezione dovuta a B. cinerea in vivo. Le barre verticali indicano l'errore standard della media. La stessa lettera sopra le barre rappresenta che i trattamenti non sono significativamente differenti l'uno rispetto all'altro.
- Figura 5. Efficacia del ceppo di lievito MACH1 con concentrazioni differenti di ferro in mele contro l'infezione dovuta ad A. alternata in vivo. Le barre verticali indicano l'errore standard della media. La presenza della stessa lettera sopra le barre significa che i trattamenti non sono significativamente differenti l'uno rispetto all'altro.
- Figura 6. Efficacia del ceppo di lievito MACH1 con concentrazioni differenti di ferro in mele contro l'infezione dovuta a P. expansum in vivo. Le barre verticali indicano l'errore standard della media. La stessa lettera sopra le barre rappresenta che i trattamenti non sono significativamente differenti l'uno rispetto all'altro.
Descrizione dettagliata dell'invenzione
La presente invenzione verrà ora descritta in dettaglio in relazione ad alcune forme di realizzazione preferite mediante esempi non limitativi.
Nel presente studio, è stato dimostrato che M. pulcherrima ceppo MACH1 (ATCC-PTA8487), recentemente isolato dalla carposfera di una mela cv Golden delicious e selezionato per la sua efficacia in condizioni controllate, è efficace nel contenere malattie post-raccolta causate da B. cinerea , A. alternata e P. expansum in condizioni semicommerciali.
Gli esperimenti in condizioni semi-commerciali sono stati eseguiti per saggiare l'efficacia dell'agente di lotta biologica nelle condizioni di conservazione a bassa temperatura ed in presenza di atmosfera controllata utilizzata negli impianti di confezionamento.
In realtà, alcuni mezzi biologici di lotta funzionano bene in condizioni controllate in laboratorio, ma possono non comportarsi allo stesso modo durante la conservazione a bassa temperatura e in presenza di atmosfera controllata negli impianti di confezionamento. Zheng et al. (2005) hanno riportato che l'efficacia dei ceppi di lotta biologica a temperatura ambiente e a bassa temperatura era determinata dall'ambiente nutrizionale in corrispondenza del sito della ferita che può favorire o meno la crescita e la colonizzazione .
Il solo fungicida post-raccolta ammesso in Italia ed in molti altri paesi è il benzimidazolo tiabendazolo, la cui efficacia è in realtà scarsa per via dello sviluppo di popolazioni resistenti di P. expansum e B. cinerea . Inoltre, nel nostro studio, il tiabendazolo non funzionava nella riduzione di entrambi i patogeni post-raccolta sulle mele.
Dopo aver saggiato l'efficacia del ceppo di M. pulcherrima MACH1, i presenti inventori hanno tentato di chiarire il meccanismo di azione manifestato dal ceppo MACH1 nel contenimento dei patogeni postraccolta sulle mele.
Com'è riportato da Boekhout e Robert (2002), M.
pulcherrima è naturalmente presente sulla frutta, le gemme e le parti fiorali di piante di melo, è in grado di fermentare il glucosio, assimilare vari composti a base di carbonio e produce il pigmento pulcherrimina che si accumula nelle cellule ed è inoltre secreto attorno alle colonie (Miller e Phaff, 1998; Kurtzman e Droby, 2001). Studi precedenti hanno dimostrato la produzione di pulcherrimina formata non enzimaticaticamente da acido pulcherriminico e ioni ferrici (Cook e Slater, 1956; MacDonald, 1965}. Il ferro è essenziale per la crescita e la patogenesi fungina, ed il sequestro del ferro da parte di microbi non patogeni può essere sfruttato in nuovi sistemi per la lotta biologica ai patogeni postraccolta (Calvente et al., 1999; Zhang et al., 2007).
Il ceppo antagonista MACH1 produce il pigmento rosso pulcherrimina in presenza di ferro, indicando l'assorbimento di ioni ferrici dal substrato circostante. Aloni di inibizione più alti da parte del ceppo antagonista MACH1 contro B. cinerea ed A. alternata in ammendanti con tenore di ferro inferiore indicavano la sottrazione del micronutriente ad opera del ceppo di lievito in condizioni con basso tenore di ferro. Al contrario, un alone ridotto formato dal MACH1 contro B. cinerea, A. alternata e P. expansum in presenza di concentrazioni maggiori di ferro dimostra la disponibilità di una quantità di ferro sufficiente presso le cellule di lievito. La sottrazione di ferro dal parte del ceppo di M. pulcherrima nel mezzo inibiva la crescita di B. cinerea , A. alternata e P. expansum. I presenti risultati sono conformi alle precedenti scoperte di Sipiczki (2006) che ha dimostrato la competenza del ferro tra ceppi di Metschnikowia pulcherrima e funghi patogeni in vitro. Rispetto ai risultati di Sipiczki, i nostri esperimenti sono stati eseguiti in vivo su frutti. L'efficacia nel nostro caso era contro tre patogeni post-raccolta e non solo contro B. cinerea . Inoltre, il ceppo isolato da Sipiczki era stato isolato da uva attaccata da B. cinerea, mentre il MACH1 era stato isolato da mele.
Allo scopo di verificare la sensibilità dei patogeni alla privazione di ferro, nel presente studio è stato utilizzato tropolone. Il tropolone ha una forte affinità per gli ioni ferrici ed è in grado di inibire la loro riduzione da parte dei catecolati, riducendo il potenziale redox della-coppia di ferri. Diouf et al. (2002) hanno riportato che il tropolone inibisce la degradazione del legno da parte di Poria placenta chelando il ferro presente nel legno. Nel presente studio, il tropolone inibisce la crescita di B. cinerea ed A. alternata, dimostrando la loro sensibilità alla privazione di ferro. D'altro canto, la crescita di P. expansum in presenza di tropolone indicava la sua scarsa sensibilità alla chelazione del ferro.
Similmente all'attività del tropolone, la zona pigmentata circostante le strisce del ceppo MACH1 blocca la germinazione dei conidi e causa la degenerazione miceliare di B. cinerea ed A. alternata . Poiché i conidi richiedono un grande assorbimento di ferro per la germinazione (Charlang et al., 1981; Calvente et al., 1999), la sottrazione di ferro provocata dal ceppo di M. pulcherrima ritarda o riduce la germinazione dei conidi. Inoltre, l'osservazione al microscopio che le ife si degradano quando entrano nella zona pigmentata attorno alle strisce di M. pulcherrima dimostra che la privazione di ferro suscita variazioni fisiologiche complesse nelle cellule fungine. Similmente, Ippolito et al. (2005) hanno riportato che la capacità di Aureohasidium pullulans di competere con i patogeni per i nutrienti e lo spazio può indebolire le cellule dei patogeni.
Nello studio sulla competizione per il ferro in ferite artificiali su mele, una ridotta incidenza di malattie causate da B. cinerea , A. alternata e P. expansum è stata osservata nelle mele trattate col ceppo MACH1 quando era integrato con concentrazioni più basse di ferro. L'integrazione esterna di alte concentrazioni di ferro riduceva l'efficacia del lievito antagonista rispetto a concentrazioni di ferro nulle o basse.
Le nostre scoperte sono simili a quelle di He et al. (2003), che hanno supposto l'implicazione del ferro nella modalità di azione di lieviti antagonisti contro patogeni delle mele post-raccolta. Gli stessi autori hanno riportato che l'attività di contenimento degli antagonisti microbici era dipendente dalla concentrazione e si invertiva con l'aggiunta di nutrienti esogeni.
Alcuni precursori da M. pulcherrima si allontanano dalla colonia di lievito prima di essere immobilizzati dal ferro, comportando un'aumentata efficacia della lotta biologica. A concentrazioni più alte di ferro, la velocità di infezione è superiore poiché le molecole precursori non si diffondono a distanza, poiché legano una quantità di ferro sufficiente più vicino alle cellule di lievito, ed i patogeni hanno un'aumentata disponibilità di ferro ferrico libero per la loro crescita. Il complesso acido pulcherrimico-ione ferro formato vicino alle cellule di lievito sottrae il ferro dal substrato e crea un ambiente inadatto per i microbi fungini richiedenti i micronutrienti per la loro crescita (Sipiczki, 2006; Sanson et al-, 2005). Inoltre, l'aumentata efficacia di M. pulcherrima ceppo MACH1 in condizioni di bassa concentrazione di ferro indica l'allontanamento dei precursori più lontano dal lievito per trovare una quantità sufficiente di ferro nel substrato.
La più alta riduzione nell'incidenza di marciume dei frutti causata da B. cinerea, A. alternata e P. expansum, quando le mele sono trattate con MACH1+5. μg ml<-1>di una sorgente di ferro contenente ioni ferro, indica che piccole quantità di ferro possono indurre la produzione di acido pulcherrimico che sottrae il ferro necessario per la crescita del patogeno.
Dai risultati menzionati in precedenza, questo studio ha chiaramente dimostrato che la sottrazione di ferro dal substrato, utilizzato da M. pulcherrima ceppo MACH1 per la produzione di pulcherrimina, inibisce infine la crescita di patogeni in postraccolta.
La misurazione del contenuto di ferro nei frutti può diventare un parametro interessante per stabilire anticipatamente il contenimento potenziale dei patogeni post-raccolta sui frutti, prima della loro applicazione, e può essere utilizzata per stabilire se è richiesta una bassa integrazione di ferro per garantire un livello efficace di contenimento dei patogeni durante il periodo post-raccolta.
Il ceppo è stato confrontato per la sua efficacia contro differenti patogeni in post-raccolta su kiwi, mele, agrumi ed uve con altri ceppi appartenenti alla specie M. pulcherrima precedentemente saggiati nel nostro laboratorio, come il BI0126 ed il GS37 (Spadaro et al., 2002; 2004) ed il 4.4 (Piano et al., 1997). Il ceppo MACH1 funziona meglio rispetto a questi ceppi. Inoltre, il ceppo MACHl di M. pulcherrima è stato anche confrontato con altre specie di lieviti di agenti di lotta biologica ( Rhodotorula spp., Pichia spp., Hanseniaspora spp. e Debaryomyces spp.) per la sua efficacia contro differenti patogeni in post-raccolta, ottenendo risultati ottimi.
Materiali e metodi
1. Preparazione dell 'antagonista e dei patogeni Metschnikowia pulcherrima (Pitt) M. W. Miller isolato MACH1 (ATCC-PTA8487) è stata isolata dalla carposfera di una mela cv Golden delicious, raccolta in frutteti biologici situati in Piemonte, Nord Italia .
Il lievito è stato cresciuto come in Spadaro et al. (2002). Gli inoculi dell'antagonista per gli esperimenti semi-commerciali e di laboratorio sono stati preparati sub-coltivandoli in beute Erlenmeyer da 250.mi contenenti 75 mi di peptone destrosio di lievito (Yeast Peptone Dextrose, YPD: 10 g 1<-1>di estratto di lievito granulato Merck; 20 g 1<_1>di triptone-peptone di caseina Difco; 20 g 1<-1>di D(+)-glucosio monoidrato Merck) ed incubandoli su un agitatore rotatorio (100 giri al minuto) a 25 °C per 48 ore. Le cellule di lievito sono state preparate come in Spadaro et al. (2002).
Tre ceppi ciascuno di Alternaria alternata, Botrytis cinerea e Penicillium expansum sono stati isolati da mele marcescenti e selezionati per la loro virulenza mediante inoculo in mele artificialmente ferite. Sono stati utilizzati sotto forma di miscela nell'intero lavoro, per garantire un alto livello di malattia e la presenza dei marciumi causati dai patogeni multipli. Ciascun ceppo è stato conservato su agar patata destrosio (PDA; Merck) con 50 mg 1<-1>di streptomicina Merck a 4°C. Sono state preparate sospensioni di spore facendo crescere i patogeni su piastre Petri per due settimane su PDA addizionato con 50 mg 1<-1>di streptomicina. Dopo due settimane di incubazione a 25 °C, le spore dai due ceppi di ciascuna specie patogena sono state raccolte e sospese in una soluzione di Ringer sterile (Merck). Dopo filtrazione attraverso 8 strati di garza grezza, le spore sono state contate e portate ad una concentrazione finale di 10<5>ml<-1>.
2. Prove di efficacia in condizioni semi-commerciali Due prove sperimentali sono state condotte in Aosta (Valle d'Aosta, Nord Italia) in cooperazione con l'Istituto Agricolo Regionale su mele artificialmente inoculate di cv Golden delicious. Le mele sono state raccolte in frutteti a produzione integrata. Sono state utilizzate quattro casse per ciascun trattamento (100 frutti per cassa). Dieci mele per cassa, per riprodurre le condizioni più probabili in post-raccolta, sono state artificialmente ferite in corrispondenza della regione equatoriale (3 mm di profondità; 3 ferite per frutto). Tutti i frutti sono stati artificialmente inoculati mediante immersione per 60 secondi in vasche da 100 1 contenenti una sospensione conidica (10<5>spore ml<-1>per patogeno) di B. cinerea , P.
expansum, ed A. alternata. Dopo 3 ore, gli isolati antagonisti sono stati applicati a 10<7>cellule ml<-1>immergendo completamente le casse di frutta 60 secondi in vasche da 100 1 contenenti le sospensinoi cellulari preparate com'è descritto. I trattamenti includevano M. pulcherrima MACH1 ed un testimone chimico (tiabendazolo, Tecto 20 S, Elf Atochem Agri Italy, 19,7 % a.i., 30 g a.i. 100 1<-1>). I testimoni inoculati erano rappresentati da quattro casse con 100 frutti per cassa, dieci di essi artificialmente feriti. Quando asciutte, le mele sono state incubate a 23 °C per 24 ore, poi conservate a 1 °C per 8 mesi in atmosfera controllata (O2al 2% e CO2al 3%) e lo stesso esperimento è stato duplicato in un'altra camera fredda conservando i frutti a 1 °C in O2all'1% e CO2al 2%. Dopo 5 e 8 mesi di conservazione, l'incidenza del marciume è stata valutata e l'importanza relativa dei differenti patogeni postraccolta è stata determinata visivamente od attraverso isolamento su PDA.
3. Effetto del ferro sulla produzione di pigmenti e sull ' antagonismo
Cellule di M. pulcherrima ceppo MACH1 sono state strisciate su piastre YPD YPD [10 g 1<-1>di estratto di lievito (Merck, Darmstadt, Germania); 20 g 1-<1>di caseina peptone (Difco, Detroit, MI, USA); 20 g 1-<1>di D(+)-glucosio (Merck)] e PDA (39 g 1<-1>di agar patata destrosio, Merck) con concentrazioni differenti di ferro per saggiare la produzione di pigmenti. Entrambi i mezzi sono stati corretti con 5, 10, 15 e 20 pg ml<-1>di FeCl3prima del trattamento in autoclave. Le larghezze degli aloni rossastri sviluppati attorno alle colonie di lievito sono state misurate dopo 5 giorni di incubazione a 25 °C.
L'effetto degli ioni ferrici sulla produzione di pigmenti è stato studiato su piastre PDA integrate con FeCl3.
Le piastre sono state inondate con 20 μl di una sospensione conidica (3x10<5>spore ml<-1>) dei patogeni saggiati. Il ceppo di lievito MACH1 è stato strisciato sul centro di ciascuna piastra. Le larghezze delle zone di inibizione sono state misurate dopo 3 (P. expansum) , 4 (B. cinerea) e 10 giorni (A.alternata) di incubazione a 25 °C.
La sensibilità dei patogeni saggiati alla sottrazione di ferro è stata saggiata con tropolone (2-idrossocicloepta-2,4,6-trienone; T89702; Sigma-Aldrich Co.), un agente chelante con una forte affinità per gli ioni ferrici (Diouf et al., 2002). Una soluzione acquosa del composto (50 μl; 0,5 mg di tropolone) , è stata collocata in pozzetti (diametro, 5 mm) tagliati in piastre PDA preventivamente inondate con 20 μl di una sospensione conidica (3x10<5>spore ml<-1>) dei patogeni saggiati. Gli esperimenti sono stati ripetuti tre volte.
4 ._ Osservazioni microscopiche dello svillupo miceliare dei patogeni
Per esaminare l'effetto delle cellule antagoniste sulla crescita ifale dei patogeni in corrispondenza della zona di inibizione, sospensioni conidiche (3x10<5>spore ml<-1>) dei tre patogeni saggiati sono state spalmate su piastre di PDA ed incubate a 25 °C. Il ceppo di lievito MACH1 è stato strisciato su ciascuna piastra. Dopo 36 ore, sono stati casualmente selezionati 10 campi microscopici in corrispondenza della zona pigmentata e sono stati conteggiati per la germinazione dei conidi. Dopo 48 ore, la germinazione ifale nella zona colorata è stata osservata sotto un microscopio ottico (Nikon Eclipse 55i)..Gli esperimenti sono stati ripetuti due volte.
5. Studio sulla competizione per il ferro nelle mele Il ceppo MACH1 è stato inoculato in beute Erlenmeyer da 250 ml contenenti 100 mi di brodo YPD corretto con 0, 5, 10, 15, 20, 30 μg ml<-1>FeCl3ed incubato su un agitatore rotatorio (100 giri al minuto) a 25 °C per 48 ore. Le mele, cv Golden delicious, disinfettate in sodio ipoclorito (NaOCl, 1,0% come cloro) e risciacquate con acqua di rubinetto, una volta asciutte sono state punte con un ago sterile in corrispondenza della regione equatoriale (3 mm di profondità, 3 ferite per frutto) . Il brodo contenente il lievito antagonista (30 μl; 2x10<8>cellule ml<-1>) è stato pipettato nelle ferite. Testimoni non trattati sono stati inoculati col brodo YPD. Dopo 24 ore, 30 μl di sospensione conidica (2x10<5>spore ml<-1>) di B. cinerea , A. alternata e P. expansum sono stati inoculati nelle ferite e le mele sono state incubate a 25 °C. Il diametro delle lesioni, il peso della polpa delle mele marcite e la percentuale di peso marcito sono stati misurati per ciascun trattamento. Le misurazioni sono state effettuate dopo 9 giorni per B. cinerea, 13 giorni per P. expansum e 21 giorni per A. alternata . Sono state utilizzate otto mele per ciascun trattamento (24 ferite) e l'esperimento è stato ripetuto due volte.
6. Analisi statistica
Il test di significatività della differenza tra le medie di Duncan è stato utilizzato a P>0,05 per l'analisi dei dati negli esperimenti semi-commerciali ed in condizioni controllate ed è stato utilizzato il programma SPSS-WIN.
Risultati
1. Efficacia di M. pulcherrima ceppo MACH1 contro patogeni in post-raccolta della mela a 1 °C
Le prove semi-commerciali sono state condotte per saggiare l'efficacia del ceppo MACH1 contro differenti patogeni post-raccolta della mela a 1 °C, per verificare le prestazioni dell'agente antagonista nelle condizioni di conservazione.
I risultati dell'efficacia di Metschnikowia pulcherrima ceppo MACH1 contro Penicillium expansum, Alternaria sp., e Botrytis cinerea, valutata immergendo le casse di mele "Golden delicious" in una sospensione cellulare di antagonista e conservandole in due atmosfere controllate (O2al 2% e CO2al 3%; O2all'1% e CO2al 2%) a 1 °C per 5 mesi (prima ricerca) e 8 mesi (seconda ricerca) sono mostrati nella tabella 1.
Tabella 1
Tutti gli isolati sono stati applicati a 10 cellule ml<-1>.
* Le mele sono state trattate con 150 ml hl<-1>di Tecto 20S (tiabendazol: 19,7 %)
** I valori seguiti dalla stessa lettera non sono statisticamente differenti dal test di significatività della differenza tra le medie dì Duncan (P < 0,05).
I dati riportati nella tabella 1 mostrabo che M. pulcherrima ceppo MACH1 dopo 5 e 8 mesi di conservazione in O2al 2% e CO2al 3% riduce significativamente la percentuale di frutti attaccati dai patogeni post-raccolta (11,6%; 25,2%) rispetto al testimone (19,4%; 41,3%). Il trattamento con tiabendazolo è risultato significativamente differente dal testimone (13,5%) dopo 5 mesi di conservazione, ma inefficace alla fine della prova (40,6%).
Nella seconda prova con conservazione in presenza di O2all'1%/CO2al 2% (tabella 1), effettuata per verificare l'efficacia dell'agente di lotta biologica in differenti condizioni semicommerciali, l'incidenza di frutti marciti tra il trattamento col ceppo MACH1 (12,9%) ed il testimone (14,8%) non era significativo dopo una conservazione di 5 mesi. Anche dopo una conservazione di 8 mesi, il trattamento biologico (29,0%) ed il testimone (34,8%) non erano significativamente differenti. Dopo entrambe le ricerche, è risultato un aumento del numero di frutti marciti rispetto al testimone dopo il trattamento con tiabendazolo.
Analizzando i patogeni separatamente, è stato possibile mettere in risalto in tutti questi una maggiore incidenza di marciumi dovuti a B. cinerea dopo una conservazione di 5 mesi e di marciumi dovuti a P. expansum dopo una conservazione di 8 mesi. I marciumi dovuti ad Aiternaria sp. erano assenti o ad un livello molto basso.
Confrontando le due prove, il trattamento che ha consentito di ridurre più efficacemente il numero di frutti marciti era l'applicazione del ceppo MACH1 seguita da conservazione al 2% di O2/3% di CO2.
2. Aloni pigmentati da M. pulcherrima ceppo MACH1 M. pulcherrima ceppo MACH1 ha prodotto colonie da rosa chiaro a rosso scuro in differenti condizioni di ferro. L'intensità del colore aumentava con concentrazioni di ferro crescenti (figura la), mentre lo stesso ceppo produceva colonie bianche senza ferro nel PDA. L'antagonista produceva aloni pigmentati più ampi in PDA senza ferro (7,5 mm) o con 5 μg mi<”1>di FeCl3(5,0 mm) (tabella 1). Un aumento nella concentrazione di FeCl3riduceva la larghezza dell'alone pigmentato e l'alone più stretto è stato osservato con un'integrazione di 20 pg m-<-1>di FeCl3.
3. Zona di inibizione pigmentata
M. pulcherrima ceppo MACH1 presentava una zona di alta inibizione a B. cinerea (5,1 mm) (figura 1b), A. alternata (2,5 mm) (figura 1c) e P. expansum (1,2 mm) in mezzo PDA senza correzione con ferro. Similmente, il ceppo MACH1 strisciato sul mezzo corretto con 5 μg ml<-1>di FeCl3produceva zone di inibizione pigmentate più ampie contro i patogeni saggiati rispetto alle concentrazioni aumentate di correzione del ferro (10, 15, 20 pg ml<-1>). Inoltre, M. pulcherrima strain MACH1 non mostrava una zona di inibizione apprezzabile nel caso di P. expansum nel mezzo con o senza correzione del ferro.
4 . Attività del tropolone
Il tropolone è stato utilizzato per studiare la sensibilità dei patogeni post-raccolta alla chelazione del ferro. Un'assenza di germinazione di conidi di B. cinerea ed A. alternata è stata osservata nella zona vicino ai pozzetti trattati con una soluzione acquosa di tropolone in mezzo a base di PDA (figura 1d). Inoltre, la crescita miceliare di B. cinerea ed A. alternata era ristretta nella zona del tropolone, mentre i funghi tendono a crescere liberamente nel mezzo all'esterno del tropolone. Cospicuamente, P. expansum non mostrata restrizione alla sua germinazione nella zona vicino ai pozzetti trattati con la soluzione acquosa di tropolone.
5. Inibizione conidica e miceliare
Le osservazioni microscopiche in corrispondenza della zona di inibizione dovuta a M. pulcherrima in 5 μg ml<-1>di correzione con ferro mostra interessanti cambiamenti morfologici nella crescita di B. cinerea ed A. alternata. Un conteggio della germinazione conidica in corrispondenza della zona di inibizione colorata prodotta dal ceppo MACH1 contro B. cinerea ha rivelato la germinazione conidica più bassa (4%) nel mezzo corretto con 5 μg ml<-1>di FeCl3. Similmente, A. alternata e P. expansum hanno registrato il 16% ed il 45% di germinazione conidica in corrispondenza della zona di inibizione prodotta da M. pulcherrima ceppo MACHl in 5 μg ml<-1>di FeCl3. Quando il mezzo è stato integrato con concentrazioni crescenti di ferro (10, 20 μg ml<-1>di FeC13), la percentuale più alta di germinazione conidica è stata osservata nel caso di B. cinerea ed A. alternata (tabella 2).
I dati sull'efficacia di M. pulcherrima ceppo MACHl in un mezzo co.rretto con ferro contro patogeni post-raccolta in vitro sono mostrati nella tabella 2.
Tabella 2
I conìdi nella zona di inibizione non germinavano ed, anche se germinanti, manifestavano malformazione del tubulo germinativo. B. cinerea crescente all'apice della zona di inibizione colorata manifestava degenerazione miceliare e l'ulteriore crescita del fungo era arrestata (figura 2a). Similmente a B. cinerea, è stata osservata la degenerazione miceliare di A. alternata all'apice della zona colorata (figura 2b). Per quanto riguarda P. expansum, non è stata osservata un'inibizione conidica e miceliare come nel caso degli altri due patogeni utilizzati in questo studio. Tuttavia, M. pulcherrima ceppo MACH1 in una concentrazione di ferro di 5 μg ml<-1>causa una riduzione nella germinazione conidica di P. expansum.
6. Competizione per il ferro in ferite artificiali di mela contro B. cinerea
M. pulcherrima MACH1 è stata applicata a 10<8>cellule ml<-1>, su ferite artificiali su mele conservate a 23 °C (figura 4). Le mele trattate con l'agente di lotta biologica corretto con o senza FeC13hanno mostrato un'incidenza di malattia dovuta a B. cinerea inferiore rispetto al testimone non trattato. Inoltre, le mele trattate con M. pulcherrima ceppo MACH1 hanno registrato una percentuale inferiore (6,4%) di attacco da parte di B. cinerea . Similmente, le mele trattate col ceppo MACHi integrato con 5 μg ml<-1>di FeCl3hanno registrato la percentuale più bassa (3,57%) di infezione da parte di B. cinerea rispetto a tutti gli altri trattamenti. La misurazione del diametro dell'area marcita e del peso dei frutti marciti ha mostrato i livelli più bassi per entrambi i parametri (11,5 mm, 3,0 g) nelle mele trattate con M. pulcherrima e 5 μg mi<-1>dì FeCl3. Questo era comparabile con quello del fungicida chimico. Le mele inoculate con B. cinerea da sola hanno registrato l'area marcita (71,3 mm) ed il peso dei frutti marciti (54,0 g) più alti (figure 3, 4).
7. Competizione per il ferro in ferite artificiali di mela contro A. alternata
Negli esperimenti contro A. alternata in ferite artificiali (figura 5), l'll,3% delle mele trattate con M. pulcherrima ceppo MACH1 erano attaccate dal patogeno rispetto al 34,3% del testimone. M. pulcherrima ceppo MACHl integrato con le concentrazioni più basse (5, 10 μg ml<-1>di FeCl3) di ferro ha ridotto maggiormente il numero di frutti marciti rispetto alle concentrazioni più alte (20, 30 μg ml<-1>di FeC13) di correzione con ferro. Similmente, si verificava nel caso del diametro delle lesioni. Similmente, il diametro delle lesioni (16,0 mm) ed il peso dei frutti marciti (5,9 g) ottenuti con M. pulcherrima ceppo MACH1 5 μg ml<-1>di ferro erano significativamente inferiori rispetto agli altri trattamenti con correzioni di ferro aumentate ed il testimone non trattato (diametro delle lesioni: 52,7 mm; peso dei frutti marciti: 27,5 g).
8. Competizione per il ferro in ferite artificiali di mela contro P. expansum
I risultati degli esperimenti in vivo contro P. expansum (figura 6) hanno riprodotto la stessa situazione degli studi in vitro e M. pulcherrima ceppo MACH1 da sola non era molto efficace nel ridurre le infezioni da P. expansum nei frutti di melo. D'altro canto, M. pulcherrima ceppo MACH1 corretta con 5 μg ml<-1>di FeC13aumentava significativamente l'efficacia del ceppo MACH1 rispetto alle altre concentrazioni di ferro. Anche il diametro dell'area marcita (45,5 mm} ed il peso dei frutti marciti (23,9 g) erano inferiori nel trattamento integrato con 5 μg ml<-1>di FeC13, mentre alte concentrazioni di ferro mostravano minore efficacia rispetto al testimone. Tra tutti i trattamenti, il testimone non trattato mostrava il più alto tasso di infezione da parte di P. expansum. I dati circa l'inibizione della germinazione conidica dei patogeni post-raccolta con M. pulcherrima ceppo MACH1 in vitro sono riportati nella tabella 3.
Tabella 3
Germinazione conidica rispetto al Trattamento _ testimone non trattato (%)_
Informazione sul deposito del ceppo ATCC-PTA 8487
II microrganismo è stato depositato in accordo con le clausole del Trattato di Budapest sul riconoscimento del deposito di microrganismi ai fini della procedura brevettuale, presso l'authority dideposito internazionale American Type Culture Collection (ATCC), sita in Manassas, Virginia, Stati Uniti d'America. Il deposito è stato effettuato il 19 giugno 2007 e l'ATCC gli ha assegnato il numero di deposito ATCC-PTA8487.
Naturalmente, mentre il principio dell'invenzione resta il medesimo, i dettagli strutturali e le forme di realizzazione possono variare ampiamente rispetto a quanto è stato descritto ed illustrato semplicemente a titolo di esempio, senza allontanarsi dallo scopo della presente invenzione com'è definito nelle rivendicazioni allegate.
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Claims (16)

  1. RIVENDICAZIONI 1. Coltura biologica sostanzialmente pura del ceppo della specie Metschnikowia pulcherrima, depositato col numero ATCC-PTA 8487.
  2. 2. Uso di una coltura secondo la rivendicazione 1 come antagonista per il contenimento biologico di funghi patogeni responsabili dei marciumi della frutta in post-raccolta.
  3. 3. Uso di una coltura secondo la rivendicazione 1 come antagonista nel contenimento biologico di funghi patogeni sui frutti in pre-raccolta.
  4. 4. Uso secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 2 oppure 3, in cui i funghi patogeni appartengono ad una qualsiasi delle specie Aspergillus spp., Botrytis cinerea , Penìcillium spp. ed Alternarla sp.
  5. 5. Uso secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 2 oppure 3, in cui i frutti sono preferibilmente mela, pera, agrumi, kiwi ed uva, in una qualsiasi delle loro varietà.
  6. 6. Metodo per prevenire il marciume di frutti, caratterizzato dal fatto che il frutto è trattato, prima o dopo la raccolta, con una preparazione a base di una coltura biologica sostanzialmente pura del ceppo della specie Metschnikowia pulcherrima, depositato col numero ATCC-PTA 8487.
  7. 7. Metodo secondo la rivendicazione 6, in cui il trattamento è eseguito mediante irrorazione, bagnatura, immersione e/o inoculazione dei frutti in o con una sospensione acquosa della coltura.
  8. 8. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 6 o 7, in cui la concentrazione della coltura nella sospensione acquosa varia tra 10<5>e 10<7>c.f.u. ml<-1>.
  9. 9. Metodo secondo la rivendicazione 7, in cui la sospensione acquosa contiene inoltre una sorgente di ferro .
  10. 10. Metodo secondo la rivendicazione 9, in cui la sorgente di ferro contiene ioni ferro, preferibilmente, ioni Fe<3+>.
  11. 11. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 9 oppure 10, in cui la sorgente di ferro è selezionata tra FeCl3, Fe2(SO4)3, Fe(NO3)3od altri sali .
  12. 12. Metodo secondo la rivendicazione 11, in cui la concentrazione degli ioni ferro è uguale o superiore a 1 μ g ml<-1>.
  13. 13. Metodo secondo la rivendicazione 11, in cui la concentrazione degli ioni ferro è inferiore a 10 μg ml<-1>.
  14. 14. Metodo secondo la rivendicazione 6, comprendente inoltre, dopo detto trattamento, la conservazione di detti frutti in condizioni ambientali di temperatura ed ossigeno.
  15. 15. Metodo secondo la rivendicazione 6, riguardante inoltre, dopo detto trattamento, la conservazione di detti frutti ad una temperatura inferiore a 5 °C ed in un'atmosfera con un contenuto di ossigeno inferiore al 5%.
  16. 16. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 6 a 15, in cui i frutti sono quelli noti come mele, pere, kiwi, uve e agrumi, in una qualsiasi delle loro varietà.
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